2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

实验：探究小车速度随时间变化的规律

学习目标：1.打点计时器的使用，注意事项

2.纸带的处理，求瞬时速度

3.了解匀变速直线运动

4.v-t图像中匀速直线运动匀变速直线运动的特点

一、实验目的：探究小车速度随时间变化的规律

二、实验思路

把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。

三、实验器材：    打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、细绳、槽码、纸带、小车                               

四、实验原理

1.利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，   用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。

2.用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴，  建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度  表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的  速度是均匀变化的，加速度是恒定的。

五、实验步骤

1.把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器           的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。

2.把小车停在靠近打点计时器的位置．先启动打点计时器，后放开小车，   让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点．随后立即   关闭电源。

3.换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，再做两次实验。

六、注意事项

1.固定打点计时器时限位孔处在长木板的中央位置并正对小车后的纸带    夹；调整滑轮使细绳与木板平行。

2.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，释放小车时，应  使小车靠近打点计时器，打点结束后立即关闭电源。

3.实验时要注意保护小车及滑轮，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防  止小车从板上掉下来。

4.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点  太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大。

5.尽量选用表面光滑的木板。

七、数据处理

1.处理纸带

 

 

 

 

舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。一般选择每五个点（相隔四个点）为一个计数点，两个计数点间的时间间隔用T表示。若交变电源频率为50Hz，则T＝0.1s。

不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。

（减少测量带来的偶然误差）

2.计算瞬时速度

∆h1=h1

∆h2=h2−h1

∆h3=h3−h2

∆h4=h4−h3

∆h5=h5−h4

∆h6=h6−h5

∆h7=h7−h6

利用短时间内的平均速度代表瞬时速度

3.记录数据

4.画v-t图像

(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度。选取合适的单位长度并根据表格中的数据在坐标系中描点，使图像大致布满坐标纸。

(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计。

5.观察图像

（1）如果画出来的v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车做匀变速直线运动。

（2）图线的延长线与纵轴的交点表示开始计时时小车的初速度。

（3）图线的延长线与横轴的交点表示计时开始一段时间后小车才开始运动。

 

 

 

 

 

 

总结：匀变速直线运动：加速度的大小和方向都不改变的直线运动

v-t图像为倾斜的直线

6.求加速度

方法1:取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入求解。

方法2:在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出两个时刻对应的纵坐标值求出Δv，代入求解。

八、实验误差

1、电源频率不稳定导致计时误差。

2、木板粗糙程度不同，摩擦不均匀。

3、纸带上计数点间测量的距离存在误差,读数时，眼睛要正   对点和刻度尺。